ダイボンディング用樹脂ペーストおよびその用途
【課題】比較的低い温度で貼り付ける必要がある基板に対しても印刷法によって容易に供給・塗布できるダイボンディング用樹脂ペースト、ならびに、それを用いた半導体装置等の用途を提供する。
【解決手段】カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマー（Ａ）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および印刷用溶剤（Ｄ）を含み、乾燥硬化後の弾性率が１〜１００ＭＰａ（２５℃）であるダイボンディング用樹脂ペースト。固形分が４０〜９０重量％、チキソトロピー指数が１．５〜８．０、および粘度（２５℃）が５〜１０００Ｐａ・ｓであると好ましい。前記樹脂ペーストを用い、（１）基板上に所定量の樹脂ペーストを塗布し、（２）樹脂ペーストを乾燥して樹脂をＢステージ化し、（３）Ｂステージ化した樹脂に半導体チップを搭載し、（４）樹脂を後硬化することを含む方法により半導体装置を製造する。
【解決手段】カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマー（Ａ）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および印刷用溶剤（Ｄ）を含み、乾燥硬化後の弾性率が１〜１００ＭＰａ（２５℃）であるダイボンディング用樹脂ペースト。固形分が４０〜９０重量％、チキソトロピー指数が１．５〜８．０、および粘度（２５℃）が５〜１０００Ｐａ・ｓであると好ましい。前記樹脂ペーストを用い、（１）基板上に所定量の樹脂ペーストを塗布し、（２）樹脂ペーストを乾燥して樹脂をＢステージ化し、（３）Ｂステージ化した樹脂に半導体チップを搭載し、（４）樹脂を後硬化することを含む方法により半導体装置を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子とリードフレームや絶縁性支持基板等の支持部材との接合材料（ダイボンディング材）として用いられるダイボンディング用樹脂ペースト、および、それを用いた半導体装置の製造方法、半導体装置等の用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩとリードフレームとの接合材料として、従来から、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金、半田あるいは銀ペースト等が知られている。
【０００３】
本出願人は、特定のポリイミド樹脂を用いた接着フィルム、特定のポリイミド樹脂に導電性フィラーもしくは無機フィラーを加えたダイボンディング用接着フィルムを先に提案している（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２２８６９７号公報
【特許文献２】特開平０６−１４５６３９号公報
【特許文献３】特開平０６−２６４０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記Ａｕ−Ｓｉ共晶合金は、耐熱性および耐湿性は高いが、弾性率が大きいために、大型チップに適用した場合に割れやすい。また、高価であるという難点もある。
半田は安価であるものの、耐熱性に劣り、その弾性率はＡｕ−Ｓｉ共晶合金と同様に高く、大型チップへの適用は難しい。
銀ペーストは、安価で、耐湿性が高く、弾性率はこれらの中では最も低く、３５０℃の熱圧着型ワイヤボンダーに適用できる耐熱性もあるので、現在はダイボンディング材の主流である。しかし、ＩＣやＬＳＩの高集積化が進み、それに伴ってチップが大型化していくなかで、ＩＣやＬＳＩとリードフレームとを銀ペーストで接合しようとすると、これをチップ全面に広げて塗布しなければならず、それには困難を伴う。
【０００６】
本出願人が先に提案したダイボンディング用接着フィルムは、比較的低温で接着でき、かつ良好な熱時接着力をもつため、ダイボンド用として、４２アロイリードフレームに好適に使用できる。
【０００７】
しかし、近年のパッケージの小型・軽量化に伴い、絶縁性支持基板の使用が広範になっており、また、製造コストの低減を目的として、ダイボンディング材を量産性の高い印刷法で供給しようとする方法が注目されている。こうした状況の中で、この接着フィルムを絶縁性支持基板へ効率的に供給・貼付しようとすると、予めチップサイズに切り出して（または打ち抜いて）接着フィルムを貼り付ける必要がある。
【０００８】
接着フィルムを切り出し、基板に貼り付ける方法では、生産効率を上げるための貼付装置が必要となる。また、接着フィルムを打ち抜いて複数個のチップ分を一括で貼り付ける方法は、接着フィルムの無駄が生じやすい。さらに、絶縁性支持基板の大部分は、基板内部に内層配線が形成されているため、接着フィルムを貼り付ける表面には凹凸が多く、接着フィルム貼付時に空隙が生じて、信頼性が低下しやすい。
【０００９】
本発明の課題は、比較的低い温度で半導体チップを貼り付ける必要がある基板に対して、印刷法によって容易に供給・塗布できるダイボンディング用樹脂ペーストを提供することである。また、そのダイボンディング用樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法、半導体装置等の用途を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明では以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマー（Ａ）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および印刷用溶剤（Ｄ）を含む樹脂ペーストであって、乾燥硬化後の樹脂ペーストの弾性率が１〜３００ＭＰａ（２５℃）であるダイボンディング用樹脂ペーストに関する。
【００１１】
別の本発明は、上記ダイボンディング用樹脂ペーストを用いる半導体装置の製造方法に関し、（１）基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストを乾燥して樹脂をＢステージ化し、（３）Ｂステージ化した前記樹脂に半導体チップを搭載し、（４）前記樹脂を後硬化することを含む、半導体装置の製造方法に関する。
【００１２】
別の本発明は、（１）基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストを乾燥して樹脂をＢステージ化し、（３）Ｂステージ化した前記樹脂に半導体チップを搭載し、（４）前記樹脂を後硬化することを含む製造方法により得られる半導体装置に関する。
【００１３】
別の本発明は、（１）基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストに半導体チップを搭載し、（３）前記樹脂ペースト中の樹脂を硬化することを含む、半導体装置の製造方法に関する。
【００１４】
さらに別の本発明は、（１）基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストに半導体チップを搭載し、（３）前記樹脂ペースト中の樹脂を硬化することを含む半導体装置の製造方法により得られる半導体装置に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、比較的低い温度で半導体チップを貼り付ける必要がある基板に対して、印刷法によって容易に供給・塗布できるダイボンディング用樹脂ペーストを提供できる。また、本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、耐熱性があり、扱いやすく、低応力性および低温接着性に優れている。さらに、フィルム状接着剤に比べ、基板に対する密着性が向上するため、パッケージ信頼性が高まる。ダイボンド用として、有機基板などの絶縁性支持基板や銅リードフレームに好適に使用でき、また、４２アロイリードフレームにも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ピール接着力を測定する装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１８】
本発明に係るダイボンディング用樹脂ペースト（以下、単に「樹脂ペースト」という場合もある。）は、カルボン酸末端基を有するブタジエンのポリマー（Ａ）（ホモポリマーまたはコポリマー）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および印刷用溶剤（Ｄ）を含む。
【００１９】
成分（Ａ）であるカルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマーとしては、たとえば好適に使用できるものとして、主鎖にアクリロニトリルを導入した低分子量液状ポリブタジエンであり末端にカルボン酸を有する、Ｈｙｃｅｒ ＣＴＢ−２００９×１６２，ＣＴＢＮ−１３００×３１，ＣＴＢＮ−１３００×８、ＣＴＢＮ−１３００×１３、ＣＴＢＮＸ−１３００×９（いずれも宇部興産株式会社製）や、カルボン酸基を有する低分子量液状ポリブタジエンである、ＮＩＳＳＯ−ＰＢ−Ｃ−２０００（日本曹達株式会社製）などが挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２０】
成分（Ｂ）である熱硬化性樹脂として好ましいものは、たとえばエポキシ樹脂であり、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂または分子中にフェノール性水酸基を有する化合物と、硬化促進剤とを含む樹脂混合物として用いてもよい。
【００２１】
エポキシ樹脂は、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を含むものであり、硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。このような樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ、または、ハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２２】
エポキシ樹脂を用いる場合の配合量は、上記成分（Ａ）１００重量部に対し３００重量部を超えない程度、好ましくは２００重量部を超えない程度であることが好ましい。この配合量が３００重量部を超えると、ペーストの保管安定性が低下しやすい。
【００２３】
フェノール樹脂は、分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有するものであり、たとえば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、ポリ−ｐ−ビニルフェノール、フェノールアラルキル樹脂等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２４】
フェノール樹脂または分子中にフェノール性水酸基を有する化合物の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して０〜１５０重量部であることが好ましく、より好ましくは０〜１２０重量部である。この配合量が１５０重量部を超えると、硬化性が不十分となる恐れがある。
【００２５】
硬化促進剤は、エポキシ樹脂を硬化させるために用いられるものであればよい。このようなものとしては、たとえば、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール−テトラフェニルボレート、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７−テトラフェニルボレート等が挙げられる。これらは、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
硬化促進剤の量は、エポキシ樹脂１００重量部に対し、０〜５０重量部であることが好ましく、より好ましくは０〜２０重量部である。この配合量が５０重量部を超えると、ペーストの保管安定性が低下する恐れがある。
【００２７】
熱硬化性樹脂（Ｂ）として、１分子中に少なくとも２個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物を使用することもできる。そのような化合物の例としては、オルトビスマレイミドベンゼン、メタビスマレイミドベンゼン、パラビスマレイミドベンゼン、１，４−ビス（ｐ−マレイミドクミル）ベンゼン、１，４−ビス（ｍ−マレイミドクミル）ベンゼンが挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。さらに、下記の式（I）〜（III）で表されるイミド化合物等を用いることも好ましい。
【化１】
【００２８】
〔式中、ＸやＹは、Ｏ、ＣＨ２、ＣＦ２、ＳＯ２、Ｓ、ＣＯ、Ｃ（ＣＨ３）２またはＣ（ＣＦ３）２を示し；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立に水素、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素、塩素または臭素を示し；Ｄはエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示し；ｍは０〜４の整数を示す。〕
イミド化合物を用いる場合の配合量は、成分（Ａ）１００重量部に対して２００重量部を超えない程度、好ましくは１００重量部を超えない程度である。この配合量が２００重量部を超えると、ペーストの保管安定性が低下しやすい。
【００２９】
式（Ｉ）のイミド化合物としては、たとえば、４，４−ビスマレイミドジフェニルエーテル、４，４−ビスマレイミドジフェニルメタン、４，４−ビスマレイミド−３，３’−ジメチル−ジフェニルメタン、４，４−ビスマレイミドジフェニルスルホン、４，４−ビスマレイミドジフェニルスルフィド、４，４−ビスマレイミドジフェニルケトン、２，２’−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン、４，４−ビスマレイミドジフェニルフルオロメタン、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン等が挙げられる。
【００３０】
式（II）のイミド化合物としては、たとえば、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕メタン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕フルオロメタン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（３−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕ケトン、２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン等が挙げられる。
【００３１】
これらイミド化合物の硬化を促進するため、ラジカル重合剤を使用してもよい。ラジカル重合剤としては、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。ラジカル重合剤の使用量は、イミド化合物１００重量部に対して、概ね０．０１〜１．０重量部が好ましい。
【００３２】
成分（Ｃ）のフィラーとしては、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラー；シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラー；等がある。
【００３３】
フィラーのうち、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラーは、接着剤に導電性、伝熱性またはチキソトロピー性を付与する目的で添加される。また、シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラーは、接着剤に低熱膨張性、低吸湿率、チキソトロピー性を付与する目的で添加される。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３４】
半導体装置の電気的信頼性を向上させるフィラーとして、無機イオン交換体を加えてもよい。無機イオン交換体としては、ペースト硬化物を熱水中で抽出したとき、水溶液中に抽出されるイオン、たとえば、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、Ｆ−、ＲＣＯＯ−、Ｂｒ−等のイオン捕捉作用が認められるものが有効である。このようなイオン交換体としては、天然に産出されるゼオライト、沸石類、酸性白土、白雲石、ハイドロタルサイト類などの天然鉱物、人工的に合成された合成ゼオライトなどが例として挙げられる。
【００３５】
これら導電性フィラーまたは無機物質フィラーは、それぞれ２種以上を混合して用いることもできる。物性を損なわない範囲で、導電性フィラーの１種以上と無機物質フィラーの１種以上とを混合して用いてもよい。
【００３６】
フィラーの量は、成分（Ａ）１００重量部に対して、通常、１〜１００重量部であることが好ましく、より好ましくは２〜５０重量部である。このフィラーの量は、ペーストに十分なチキソトロピー性（チキソトロピー指数：１．５以上）を付与する観点から、１重量部以上であることが好ましい。さらにこのフィラーの量は、接着性の観点から１００重量部以下であることが好ましく、これを超えて配合量が多すぎると、硬化物の弾性率が高くなり、その結果、ダイボンディング材の応力緩和能が低くなって、半導体装置の実装信頼性が低下する恐れがある。
【００３７】
フィラーの混合・混練は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜、組み合せて行う。
【００３８】
成分（Ｄ）である印刷用溶剤は、フィラーを均一に混練または分散できる溶剤のなかから選択することが好ましい。印刷時の溶剤の揮散防止を考えて、沸点１００℃以上の溶剤を選ぶことが好ましい。
【００３９】
上記印刷用溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライムともいう）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライムともいう）、ジエチレングリコールジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、γ−ブチロラクトン、イソホロン、カルビトール、カルビトールアセテート、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチル、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、アニソールのほかに、印刷用インキの溶剤として使われる石油蒸留物を主体とした溶剤などが挙げられる。これらは２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４０】
上記印刷用溶剤（Ｄ）の配合量は、成分（Ａ）１００重量部に対して、通常、１０〜１００重量部であることが好ましい。
【００４１】
樹脂ペーストの印刷中に泡、ボイドの発生が目立つ場合は、上記印刷用溶剤（Ｄ）中に脱泡剤、破泡剤、抑泡剤等を添加することが効果的である。添加量は、抑泡効果を発揮させる観点から、溶剤（Ｄ）中に０．０１重量％以上であることが好ましく、接着性やペーストの粘度安定性の観点から、溶剤（Ｄ）中に１０重量％以下であることが好ましい。
【００４２】
接着力を向上させるため、樹脂ペースト中には、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系添加剤等を適宜加えてもよい。
【００４３】
以上のような成分を含む樹脂ペーストの乾燥硬化後の弾性率、すなわちペースト硬化物の弾性率は、１〜３００ＭＰａ（２５℃）である。好ましくは、この乾燥硬化後の弾性率は、１〜１００ＭＰａ（２５℃）である。
【００４４】
上記弾性率は、動的粘弾性測定装置にてペースト硬化物の貯蔵弾性率Ｅ’を測定したときの２５℃の値とする。乾燥硬化後の樹脂ペーストの弾性率が１未満の場合は、基板とチップがずれたりし易く、組立作業性に難があるので好ましくなく、３００ＭＰａを超えると、基板とチップ間の応力緩和が十分でなく、半導体パッケージの耐温度サイクル性が低下する。「乾燥硬化後」とは、樹脂を完全に硬化させた後、を意味する。
【００４５】
さらに、樹脂ペーストの固形分が４０〜９０重量％であることが好ましい。上記固形分が４０重量％以上であると、ペースト乾燥後の体積減少に基づく形状変化抑制の観点から好ましく、９０重量％以下であると、ペーストの流動性および印刷作業性向上の観点から好ましい。
【００４６】
樹脂ペーストのチキソトロピー指数は、１．５〜８．０であることが好ましい。樹脂ペーストのチキソトロピー指数が１．５以上であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおけるダレ等の発生を抑制して、印刷形状を良好に保つとの観点から好ましい。さらに、このチキソトロピー指数が８．０以下であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおける「欠け」やカスレ等の発生抑制の観点から好ましい。
【００４７】
樹脂ペーストの粘度（２５℃）は、５〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。樹脂ペーストの粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓであると、印刷作業性の観点から好ましい。樹脂ペーストの粘度は、印刷法の種類により適宜調整することが好ましく、たとえば、スクリーンメッシュ版等のようにマスク開口部にメッシュ等が張ってある場合は、メッシュ部の抜け性を考慮して５〜１００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましく、ステンシル版等の場合は２０〜５００Ｐａ・ｓの範囲に調整されていることが好ましい。また、乾燥後のペーストに残存するボイドが多く見られる場合は、１５０Ｐａ・ｓ以下の粘度に調整することが有効である。
【００４８】
上記粘度は、Ｅ型回転粘度計を用いて、２５℃で、回転数０．５ｒｐｍで測定したときの値とする。チキソトロピー指数は、Ｅ型回転粘度計で、２５℃で、回転数１ｒｐｍで測定したときの値と、回転数１０ｒｐｍで測定したときの値との比で定義する（チキソトロピー指数＝（１ｒｐｍでの粘度）／（１０ｒｐｍでの粘度））。
【００４９】
得られたダイボンディング用樹脂ペーストは、４２アロイリードフレームや銅リードフレーム等のリードフレーム；または、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックフィルム；さらには、ガラス不織布等の基材にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックを含浸・硬化させたもの；あるいは、アルミナ等のセラミックス製の支持部材に、印刷法によって供給・塗布し、乾燥半硬化させる（Ｂステージ化する）ことができる。それにより、Ｂステージ接着剤付き支持基板が得られる。このＢステージ接着剤付き支持基板に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子（チップ）を貼り付け、加熱してチップを支持基板に接合する。その後、樹脂ペーストを後硬化させる工程により、チップが支持基板に搭載される。この樹脂ペーストの後硬化は、実装組立工程での問題がない場合は、封止材の後硬化工程の際に併せて行ってもよい。
【００５０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、以上の各工程を含むものであり、本発明に係る半導体装置は、以上の各工程を含む製造方法により製造されるものである。
【００５１】
上記ダイボンディング用樹脂ペーストは溶剤を含有しているが、半導体装置の製造方法に用いる際には、乾燥工程にてＢステージ化することにより溶剤の大部分が揮発するため、ダイボンディング層にボイドの少ない、良好な実装信頼性をもつ半導体装置を組み立てることができる。
【００５２】
一方、樹脂ペーストを印刷法によって供給・塗布した後に、パッケージ信頼性に影響が無ければ、乾燥半硬化させることなく半導体素子を貼り付け、その後、加熱してチップを支持基板に接合することもできる。
【００５３】
したがって、別の本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、樹脂ペーストに半導体チップを搭載し、樹脂ペースト中の樹脂を硬化する各工程を含むものであり、別の本発明に係る半導体装置は、以上の各工程を含む製造方法により製造されるものである。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
【００５５】
（実施例１）
カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマー（Ａ）（ベース樹脂）として、ＣＴＢＮＸ−１３００×９（宇部興産株式会社製）を１００重量部を秤取し、これをらいかい機に入れた。ここに、熱硬化性樹脂（Ｂ）として予め用意していた、エポキシ樹脂（ＹＤＣＨ−７０２）２５重量部およびフェノール樹脂（Ｈ−１）１５重量部の、印刷用溶剤（Ｄ）であるカルビトールアセテート（６０重量部）溶液（熱硬化性樹脂の固形分濃度は約４０重量％）と、硬化促進剤（ＴＰＰＫ）０．５重量部を加え、混合した。続いて、フィラー（Ｃ）としてシリカ微粉末であるアエロジル８重量部を加え、１時間撹拌・混練し、ダイボンディング用樹脂ペースト（樹脂ペーストＮｏ．１；固形分７１．２重量％）を得た。
【００５６】
（実施例２〜５、比較例１）
ベース樹脂、熱硬化性樹脂、フィラーおよび／または溶剤の種類および配合量を変えて、実施例１と同様に行い、ダイボンディング用樹脂ペースト（樹脂ペーストＮｏ．２〜Ｎｏ．６；固形分は順に６８．３、７２．５、６５．５、６７．３、４４．５重量％；ただしＮｏ．６の樹脂ペーストは比較対照用）を得た。
【００５７】
表１に、樹脂ペーストの配合を示す。
【表１】
【００５８】
表１において、種々の記号は下記の意味である。
【００５９】
ＣＴＢＮＸ−１３００×９：宇部興産（株）製、カルボン酸末端液状ポリブタジエン（官能基数２．３／ｍｏｌ）
ＣＴＢＮ−１３００×３１：宇部興産（株）製、カルボン酸末端液状ポリブタジエン（官能基数１．９／ｍｏｌ）
ＣＴＢＮ−１３００×８：宇部興産（株）製、カルボン酸末端液状ポリブタジエン（官能基数１．８５／ｍｏｌ）
ＹＤＣＨ−７０２：東都化成（株）、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量２２０)
ＥＳＣＮ−１９５：日本化薬（株）、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００）
Ｈ−１：明和化成（株）、フェノールノボラック樹脂(ＯＨ当量１０６)
ＶＨ−４１７０：大日本インキ化学工業（株）、ビスフェノールＡノボラック樹脂(ＯＨ当量１１８)
ＴＰＰＫ：東京化成工業（株）、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート
２Ｐ４ＭＨＺ：四国化成工業（株）、キュアゾール（イミダゾール化合物）
アエロジル：日本アエロジル（株）、アエロジル＃３８０（シリカの微粉末）
ＣＡ：カルビトールアセテート
ＮＭＰ：Ｎ−メチル−２−ピロリドン
調合・混合後のダイボンディング用樹脂ペーストの粘度およびチキソトロピー指数を、表２に示す。粘度およびチキソトロピー指数の測定方法は、以下のとおりである。
【００６０】
粘度：東機産業株式会社製Ｅ型粘度計で直径１９．４ｍｍ，３°コーンを用いて、２５℃での樹脂ペーストの粘度を測定した（０．５ｒｐｍ）。
【００６１】
チキソトロピー指数：上記粘度計を用いて各回転数での粘度を測定し、次式により求めた：チキソトロピー指数＝（１ｒｐｍでの粘度）／（１０ｒｐｍでの粘度）。
【００６２】
得られた樹脂ペーストについて、チップ貼付温度をそれぞれ１８０℃または２５０℃としたときのピール接着力を測定した。ピール接着力の測定法は、以下の通りである。
【００６３】
太陽インキ製造株式会社製ソルダーレジストＰＳＲ−４０００ＡＵＳ−５が塗布された有機基板に、樹脂ペーストを印刷し（（１）基板上に所定量のペーストを塗布する工程）、６０℃で１５分間、１００℃で３０分間乾燥させた後（（２）乾燥工程にてＢ−ステージ化する工程）、５×５ｍｍのシリコンチップを１８０℃または２５０℃の熱盤上で１０００ｇの荷重をかけ５秒間圧着させた（（３）Ｂステージ化したダイボンディング用樹脂に半導体チップを搭載する工程）。シリコンチップは、４００μｍ厚のウェハを２５０μｍ厚にハーフカットし、裏側方向に力を加えて割ることにより、端部において１５０μｍ厚の突起部を有するように準備されたものである。その後、１８０℃で１時間硬化させたのち（（４）後硬化する工程）、図１に示す測定装置を用いて、２５０℃、２０秒間加熱時の引き剥がし強さを測定した。
【００６４】
この図１に示す測定装置は、プッシュプルゲージを改良したものであり、基板１、ダイボンディング材（樹脂ペースト）２およびシリコンチップ３からなる積層体を、熱板１０上において、支え１１および１２で固定した状態で、シリコンチップ３の突起部に掛けられたプッシュプルゲージ１３を、図中矢印で示す方向に移動させたときの荷重を検知することにより、樹脂ペーストのチップ引き剥がし強さを測定することができる。一般に、この数値が高いほどリフロークラックが発生しにくくなる。
【００６５】
表２に示すとおり、Ｎｏ．１〜５の樹脂ペーストは、１８０℃においても、２５０℃においても、高いピール接着力を示した。また、耐熱性に優れていた。
【００６６】
Ｎｏ．１〜６で得られた樹脂ペーストを用いて、リードフレームにシリコンチップを接合させたときのチップ反りを測定した。チップ反りの測定は、次のようにして行った。
【００６７】
厚さ１５０μｍの古河電気工業株式会社製ＥＦ−ＴＥＣ６４Ｔ銅板に樹脂ペーストを印刷し、６０℃で１５分間、続いて１００℃で３０分間乾燥させて、膜厚４０μｍのダイボンド材（ダイボンディング用樹脂）を形成させた。これに、大きさ１３ｍｍ×１３ｍｍ、厚さ４００μｍのシリコンチップを載せ、１０００ｇの荷重をかけて、２５０℃、５秒間圧着させた。室温（２５℃）に戻したのち、表面粗さ計を用いて直線状に１１ｍｍスキャンし、ベースラインからの最大高さ（μｍ）を求めて、チップ反りとした。
【００６８】
表２に示すとおり、Ｎｏ．１〜３の樹脂ペーストを用いた場合のチップ反りは、ほとんどゼロであり、良好な応力緩和能を示した。Ｎｏ．４および５の樹脂ペーストを用いた場合のチップ反りは、Ｎｏ．１〜３と比較すると高いが、Ｎｏ．６（比較）の樹脂ペーストを用いた場合に比較して１／３以下の、十分な応力緩和能を示した。
【００６９】
硬化した後のフィルムの貯蔵弾性率Ｅ’を、動的粘弾性測定装置を用いて測定し、表２に示した。測定方法は、以下のようにした。
【００７０】
ポリテトラフルオロエチレンフィルムにダイボンディング用樹脂ペーストを硬化後の膜厚が１００μｍになるように塗布し、１５０℃で６０分間予備乾燥した後、１８０℃で６０分間硬化させた。硬化後のフィルムをポリテトラフルオロエチレンフィルムから引き剥がし、以下の条件で貯蔵弾性率の測定を行い、２５℃の値を示した。
【００７１】
フィルム膜厚：１００μｍ、フィルム幅：８ｍｍ、測定部長さ：２２．６ｍｍ、測定周波数：１Ｈｚ、測定温度：−１００℃〜３００℃、昇温速度：５℃／ｍｉｎ、測定雰囲気：Ｎ２、測定装置：レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー株式会社製粘弾性アナライザーＲＳＡ−２
【表２】
【００７２】
本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、極めてかつ十分に低応力であり、かつ熱時の接着力に優れている。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子とリードフレームや絶縁性支持基板等の支持部材との接合材料（ダイボンディング材）として用いられるダイボンディング用樹脂ペースト、および、それを用いた半導体装置の製造方法、半導体装置等の用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩとリードフレームとの接合材料として、従来から、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金、半田あるいは銀ペースト等が知られている。
【０００３】
本出願人は、特定のポリイミド樹脂を用いた接着フィルム、特定のポリイミド樹脂に導電性フィラーもしくは無機フィラーを加えたダイボンディング用接着フィルムを先に提案している（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２２８６９７号公報
【特許文献２】特開平０６−１４５６３９号公報
【特許文献３】特開平０６−２６４０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記Ａｕ−Ｓｉ共晶合金は、耐熱性および耐湿性は高いが、弾性率が大きいために、大型チップに適用した場合に割れやすい。また、高価であるという難点もある。
半田は安価であるものの、耐熱性に劣り、その弾性率はＡｕ−Ｓｉ共晶合金と同様に高く、大型チップへの適用は難しい。
銀ペーストは、安価で、耐湿性が高く、弾性率はこれらの中では最も低く、３５０℃の熱圧着型ワイヤボンダーに適用できる耐熱性もあるので、現在はダイボンディング材の主流である。しかし、ＩＣやＬＳＩの高集積化が進み、それに伴ってチップが大型化していくなかで、ＩＣやＬＳＩとリードフレームとを銀ペーストで接合しようとすると、これをチップ全面に広げて塗布しなければならず、それには困難を伴う。
【０００６】
本出願人が先に提案したダイボンディング用接着フィルムは、比較的低温で接着でき、かつ良好な熱時接着力をもつため、ダイボンド用として、４２アロイリードフレームに好適に使用できる。
【０００７】
しかし、近年のパッケージの小型・軽量化に伴い、絶縁性支持基板の使用が広範になっており、また、製造コストの低減を目的として、ダイボンディング材を量産性の高い印刷法で供給しようとする方法が注目されている。こうした状況の中で、この接着フィルムを絶縁性支持基板へ効率的に供給・貼付しようとすると、予めチップサイズに切り出して（または打ち抜いて）接着フィルムを貼り付ける必要がある。
【０００８】
接着フィルムを切り出し、基板に貼り付ける方法では、生産効率を上げるための貼付装置が必要となる。また、接着フィルムを打ち抜いて複数個のチップ分を一括で貼り付ける方法は、接着フィルムの無駄が生じやすい。さらに、絶縁性支持基板の大部分は、基板内部に内層配線が形成されているため、接着フィルムを貼り付ける表面には凹凸が多く、接着フィルム貼付時に空隙が生じて、信頼性が低下しやすい。
【０００９】
本発明の課題は、比較的低い温度で半導体チップを貼り付ける必要がある基板に対して、印刷法によって容易に供給・塗布できるダイボンディング用樹脂ペーストを提供することである。また、そのダイボンディング用樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法、半導体装置等の用途を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明では以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマー（Ａ）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および印刷用溶剤（Ｄ）を含む樹脂ペーストであって、乾燥硬化後の樹脂ペーストの弾性率が１〜３００ＭＰａ（２５℃）であるダイボンディング用樹脂ペーストに関する。
【００１１】
別の本発明は、上記ダイボンディング用樹脂ペーストを用いる半導体装置の製造方法に関し、（１）基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストを乾燥して樹脂をＢステージ化し、（３）Ｂステージ化した前記樹脂に半導体チップを搭載し、（４）前記樹脂を後硬化することを含む、半導体装置の製造方法に関する。
【００１２】
別の本発明は、（１）基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストを乾燥して樹脂をＢステージ化し、（３）Ｂステージ化した前記樹脂に半導体チップを搭載し、（４）前記樹脂を後硬化することを含む製造方法により得られる半導体装置に関する。
【００１３】
別の本発明は、（１）基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストに半導体チップを搭載し、（３）前記樹脂ペースト中の樹脂を硬化することを含む、半導体装置の製造方法に関する。
【００１４】
さらに別の本発明は、（１）基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストに半導体チップを搭載し、（３）前記樹脂ペースト中の樹脂を硬化することを含む半導体装置の製造方法により得られる半導体装置に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、比較的低い温度で半導体チップを貼り付ける必要がある基板に対して、印刷法によって容易に供給・塗布できるダイボンディング用樹脂ペーストを提供できる。また、本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、耐熱性があり、扱いやすく、低応力性および低温接着性に優れている。さらに、フィルム状接着剤に比べ、基板に対する密着性が向上するため、パッケージ信頼性が高まる。ダイボンド用として、有機基板などの絶縁性支持基板や銅リードフレームに好適に使用でき、また、４２アロイリードフレームにも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ピール接着力を測定する装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１８】
本発明に係るダイボンディング用樹脂ペースト（以下、単に「樹脂ペースト」という場合もある。）は、カルボン酸末端基を有するブタジエンのポリマー（Ａ）（ホモポリマーまたはコポリマー）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および印刷用溶剤（Ｄ）を含む。
【００１９】
成分（Ａ）であるカルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマーとしては、たとえば好適に使用できるものとして、主鎖にアクリロニトリルを導入した低分子量液状ポリブタジエンであり末端にカルボン酸を有する、Ｈｙｃｅｒ ＣＴＢ−２００９×１６２，ＣＴＢＮ−１３００×３１，ＣＴＢＮ−１３００×８、ＣＴＢＮ−１３００×１３、ＣＴＢＮＸ−１３００×９（いずれも宇部興産株式会社製）や、カルボン酸基を有する低分子量液状ポリブタジエンである、ＮＩＳＳＯ−ＰＢ−Ｃ−２０００（日本曹達株式会社製）などが挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２０】
成分（Ｂ）である熱硬化性樹脂として好ましいものは、たとえばエポキシ樹脂であり、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂または分子中にフェノール性水酸基を有する化合物と、硬化促進剤とを含む樹脂混合物として用いてもよい。
【００２１】
エポキシ樹脂は、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を含むものであり、硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。このような樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ、または、ハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２２】
エポキシ樹脂を用いる場合の配合量は、上記成分（Ａ）１００重量部に対し３００重量部を超えない程度、好ましくは２００重量部を超えない程度であることが好ましい。この配合量が３００重量部を超えると、ペーストの保管安定性が低下しやすい。
【００２３】
フェノール樹脂は、分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有するものであり、たとえば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、ポリ−ｐ−ビニルフェノール、フェノールアラルキル樹脂等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２４】
フェノール樹脂または分子中にフェノール性水酸基を有する化合物の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して０〜１５０重量部であることが好ましく、より好ましくは０〜１２０重量部である。この配合量が１５０重量部を超えると、硬化性が不十分となる恐れがある。
【００２５】
硬化促進剤は、エポキシ樹脂を硬化させるために用いられるものであればよい。このようなものとしては、たとえば、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール−テトラフェニルボレート、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７−テトラフェニルボレート等が挙げられる。これらは、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
硬化促進剤の量は、エポキシ樹脂１００重量部に対し、０〜５０重量部であることが好ましく、より好ましくは０〜２０重量部である。この配合量が５０重量部を超えると、ペーストの保管安定性が低下する恐れがある。
【００２７】
熱硬化性樹脂（Ｂ）として、１分子中に少なくとも２個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物を使用することもできる。そのような化合物の例としては、オルトビスマレイミドベンゼン、メタビスマレイミドベンゼン、パラビスマレイミドベンゼン、１，４−ビス（ｐ−マレイミドクミル）ベンゼン、１，４−ビス（ｍ−マレイミドクミル）ベンゼンが挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。さらに、下記の式（I）〜（III）で表されるイミド化合物等を用いることも好ましい。
【化１】
【００２８】
〔式中、ＸやＹは、Ｏ、ＣＨ２、ＣＦ２、ＳＯ２、Ｓ、ＣＯ、Ｃ（ＣＨ３）２またはＣ（ＣＦ３）２を示し；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立に水素、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素、塩素または臭素を示し；Ｄはエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示し；ｍは０〜４の整数を示す。〕
イミド化合物を用いる場合の配合量は、成分（Ａ）１００重量部に対して２００重量部を超えない程度、好ましくは１００重量部を超えない程度である。この配合量が２００重量部を超えると、ペーストの保管安定性が低下しやすい。
【００２９】
式（Ｉ）のイミド化合物としては、たとえば、４，４−ビスマレイミドジフェニルエーテル、４，４−ビスマレイミドジフェニルメタン、４，４−ビスマレイミド−３，３’−ジメチル−ジフェニルメタン、４，４−ビスマレイミドジフェニルスルホン、４，４−ビスマレイミドジフェニルスルフィド、４，４−ビスマレイミドジフェニルケトン、２，２’−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン、４，４−ビスマレイミドジフェニルフルオロメタン、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン等が挙げられる。
【００３０】
式（II）のイミド化合物としては、たとえば、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕メタン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕フルオロメタン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（３−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕ケトン、２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン等が挙げられる。
【００３１】
これらイミド化合物の硬化を促進するため、ラジカル重合剤を使用してもよい。ラジカル重合剤としては、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。ラジカル重合剤の使用量は、イミド化合物１００重量部に対して、概ね０．０１〜１．０重量部が好ましい。
【００３２】
成分（Ｃ）のフィラーとしては、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラー；シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラー；等がある。
【００３３】
フィラーのうち、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラーは、接着剤に導電性、伝熱性またはチキソトロピー性を付与する目的で添加される。また、シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラーは、接着剤に低熱膨張性、低吸湿率、チキソトロピー性を付与する目的で添加される。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３４】
半導体装置の電気的信頼性を向上させるフィラーとして、無機イオン交換体を加えてもよい。無機イオン交換体としては、ペースト硬化物を熱水中で抽出したとき、水溶液中に抽出されるイオン、たとえば、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、Ｆ−、ＲＣＯＯ−、Ｂｒ−等のイオン捕捉作用が認められるものが有効である。このようなイオン交換体としては、天然に産出されるゼオライト、沸石類、酸性白土、白雲石、ハイドロタルサイト類などの天然鉱物、人工的に合成された合成ゼオライトなどが例として挙げられる。
【００３５】
これら導電性フィラーまたは無機物質フィラーは、それぞれ２種以上を混合して用いることもできる。物性を損なわない範囲で、導電性フィラーの１種以上と無機物質フィラーの１種以上とを混合して用いてもよい。
【００３６】
フィラーの量は、成分（Ａ）１００重量部に対して、通常、１〜１００重量部であることが好ましく、より好ましくは２〜５０重量部である。このフィラーの量は、ペーストに十分なチキソトロピー性（チキソトロピー指数：１．５以上）を付与する観点から、１重量部以上であることが好ましい。さらにこのフィラーの量は、接着性の観点から１００重量部以下であることが好ましく、これを超えて配合量が多すぎると、硬化物の弾性率が高くなり、その結果、ダイボンディング材の応力緩和能が低くなって、半導体装置の実装信頼性が低下する恐れがある。
【００３７】
フィラーの混合・混練は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜、組み合せて行う。
【００３８】
成分（Ｄ）である印刷用溶剤は、フィラーを均一に混練または分散できる溶剤のなかから選択することが好ましい。印刷時の溶剤の揮散防止を考えて、沸点１００℃以上の溶剤を選ぶことが好ましい。
【００３９】
上記印刷用溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライムともいう）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライムともいう）、ジエチレングリコールジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、γ−ブチロラクトン、イソホロン、カルビトール、カルビトールアセテート、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチル、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、アニソールのほかに、印刷用インキの溶剤として使われる石油蒸留物を主体とした溶剤などが挙げられる。これらは２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４０】
上記印刷用溶剤（Ｄ）の配合量は、成分（Ａ）１００重量部に対して、通常、１０〜１００重量部であることが好ましい。
【００４１】
樹脂ペーストの印刷中に泡、ボイドの発生が目立つ場合は、上記印刷用溶剤（Ｄ）中に脱泡剤、破泡剤、抑泡剤等を添加することが効果的である。添加量は、抑泡効果を発揮させる観点から、溶剤（Ｄ）中に０．０１重量％以上であることが好ましく、接着性やペーストの粘度安定性の観点から、溶剤（Ｄ）中に１０重量％以下であることが好ましい。
【００４２】
接着力を向上させるため、樹脂ペースト中には、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系添加剤等を適宜加えてもよい。
【００４３】
以上のような成分を含む樹脂ペーストの乾燥硬化後の弾性率、すなわちペースト硬化物の弾性率は、１〜３００ＭＰａ（２５℃）である。好ましくは、この乾燥硬化後の弾性率は、１〜１００ＭＰａ（２５℃）である。
【００４４】
上記弾性率は、動的粘弾性測定装置にてペースト硬化物の貯蔵弾性率Ｅ’を測定したときの２５℃の値とする。乾燥硬化後の樹脂ペーストの弾性率が１未満の場合は、基板とチップがずれたりし易く、組立作業性に難があるので好ましくなく、３００ＭＰａを超えると、基板とチップ間の応力緩和が十分でなく、半導体パッケージの耐温度サイクル性が低下する。「乾燥硬化後」とは、樹脂を完全に硬化させた後、を意味する。
【００４５】
さらに、樹脂ペーストの固形分が４０〜９０重量％であることが好ましい。上記固形分が４０重量％以上であると、ペースト乾燥後の体積減少に基づく形状変化抑制の観点から好ましく、９０重量％以下であると、ペーストの流動性および印刷作業性向上の観点から好ましい。
【００４６】
樹脂ペーストのチキソトロピー指数は、１．５〜８．０であることが好ましい。樹脂ペーストのチキソトロピー指数が１．５以上であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおけるダレ等の発生を抑制して、印刷形状を良好に保つとの観点から好ましい。さらに、このチキソトロピー指数が８．０以下であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおける「欠け」やカスレ等の発生抑制の観点から好ましい。
【００４７】
樹脂ペーストの粘度（２５℃）は、５〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。樹脂ペーストの粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓであると、印刷作業性の観点から好ましい。樹脂ペーストの粘度は、印刷法の種類により適宜調整することが好ましく、たとえば、スクリーンメッシュ版等のようにマスク開口部にメッシュ等が張ってある場合は、メッシュ部の抜け性を考慮して５〜１００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましく、ステンシル版等の場合は２０〜５００Ｐａ・ｓの範囲に調整されていることが好ましい。また、乾燥後のペーストに残存するボイドが多く見られる場合は、１５０Ｐａ・ｓ以下の粘度に調整することが有効である。
【００４８】
上記粘度は、Ｅ型回転粘度計を用いて、２５℃で、回転数０．５ｒｐｍで測定したときの値とする。チキソトロピー指数は、Ｅ型回転粘度計で、２５℃で、回転数１ｒｐｍで測定したときの値と、回転数１０ｒｐｍで測定したときの値との比で定義する（チキソトロピー指数＝（１ｒｐｍでの粘度）／（１０ｒｐｍでの粘度））。
【００４９】
得られたダイボンディング用樹脂ペーストは、４２アロイリードフレームや銅リードフレーム等のリードフレーム；または、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックフィルム；さらには、ガラス不織布等の基材にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックを含浸・硬化させたもの；あるいは、アルミナ等のセラミックス製の支持部材に、印刷法によって供給・塗布し、乾燥半硬化させる（Ｂステージ化する）ことができる。それにより、Ｂステージ接着剤付き支持基板が得られる。このＢステージ接着剤付き支持基板に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子（チップ）を貼り付け、加熱してチップを支持基板に接合する。その後、樹脂ペーストを後硬化させる工程により、チップが支持基板に搭載される。この樹脂ペーストの後硬化は、実装組立工程での問題がない場合は、封止材の後硬化工程の際に併せて行ってもよい。
【００５０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、以上の各工程を含むものであり、本発明に係る半導体装置は、以上の各工程を含む製造方法により製造されるものである。
【００５１】
上記ダイボンディング用樹脂ペーストは溶剤を含有しているが、半導体装置の製造方法に用いる際には、乾燥工程にてＢステージ化することにより溶剤の大部分が揮発するため、ダイボンディング層にボイドの少ない、良好な実装信頼性をもつ半導体装置を組み立てることができる。
【００５２】
一方、樹脂ペーストを印刷法によって供給・塗布した後に、パッケージ信頼性に影響が無ければ、乾燥半硬化させることなく半導体素子を貼り付け、その後、加熱してチップを支持基板に接合することもできる。
【００５３】
したがって、別の本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、樹脂ペーストに半導体チップを搭載し、樹脂ペースト中の樹脂を硬化する各工程を含むものであり、別の本発明に係る半導体装置は、以上の各工程を含む製造方法により製造されるものである。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
【００５５】
（実施例１）
カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマー（Ａ）（ベース樹脂）として、ＣＴＢＮＸ−１３００×９（宇部興産株式会社製）を１００重量部を秤取し、これをらいかい機に入れた。ここに、熱硬化性樹脂（Ｂ）として予め用意していた、エポキシ樹脂（ＹＤＣＨ−７０２）２５重量部およびフェノール樹脂（Ｈ−１）１５重量部の、印刷用溶剤（Ｄ）であるカルビトールアセテート（６０重量部）溶液（熱硬化性樹脂の固形分濃度は約４０重量％）と、硬化促進剤（ＴＰＰＫ）０．５重量部を加え、混合した。続いて、フィラー（Ｃ）としてシリカ微粉末であるアエロジル８重量部を加え、１時間撹拌・混練し、ダイボンディング用樹脂ペースト（樹脂ペーストＮｏ．１；固形分７１．２重量％）を得た。
【００５６】
（実施例２〜５、比較例１）
ベース樹脂、熱硬化性樹脂、フィラーおよび／または溶剤の種類および配合量を変えて、実施例１と同様に行い、ダイボンディング用樹脂ペースト（樹脂ペーストＮｏ．２〜Ｎｏ．６；固形分は順に６８．３、７２．５、６５．５、６７．３、４４．５重量％；ただしＮｏ．６の樹脂ペーストは比較対照用）を得た。
【００５７】
表１に、樹脂ペーストの配合を示す。
【表１】
【００５８】
表１において、種々の記号は下記の意味である。
【００５９】
ＣＴＢＮＸ−１３００×９：宇部興産（株）製、カルボン酸末端液状ポリブタジエン（官能基数２．３／ｍｏｌ）
ＣＴＢＮ−１３００×３１：宇部興産（株）製、カルボン酸末端液状ポリブタジエン（官能基数１．９／ｍｏｌ）
ＣＴＢＮ−１３００×８：宇部興産（株）製、カルボン酸末端液状ポリブタジエン（官能基数１．８５／ｍｏｌ）
ＹＤＣＨ−７０２：東都化成（株）、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量２２０)
ＥＳＣＮ−１９５：日本化薬（株）、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００）
Ｈ−１：明和化成（株）、フェノールノボラック樹脂(ＯＨ当量１０６)
ＶＨ−４１７０：大日本インキ化学工業（株）、ビスフェノールＡノボラック樹脂(ＯＨ当量１１８)
ＴＰＰＫ：東京化成工業（株）、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート
２Ｐ４ＭＨＺ：四国化成工業（株）、キュアゾール（イミダゾール化合物）
アエロジル：日本アエロジル（株）、アエロジル＃３８０（シリカの微粉末）
ＣＡ：カルビトールアセテート
ＮＭＰ：Ｎ−メチル−２−ピロリドン
調合・混合後のダイボンディング用樹脂ペーストの粘度およびチキソトロピー指数を、表２に示す。粘度およびチキソトロピー指数の測定方法は、以下のとおりである。
【００６０】
粘度：東機産業株式会社製Ｅ型粘度計で直径１９．４ｍｍ，３°コーンを用いて、２５℃での樹脂ペーストの粘度を測定した（０．５ｒｐｍ）。
【００６１】
チキソトロピー指数：上記粘度計を用いて各回転数での粘度を測定し、次式により求めた：チキソトロピー指数＝（１ｒｐｍでの粘度）／（１０ｒｐｍでの粘度）。
【００６２】
得られた樹脂ペーストについて、チップ貼付温度をそれぞれ１８０℃または２５０℃としたときのピール接着力を測定した。ピール接着力の測定法は、以下の通りである。
【００６３】
太陽インキ製造株式会社製ソルダーレジストＰＳＲ−４０００ＡＵＳ−５が塗布された有機基板に、樹脂ペーストを印刷し（（１）基板上に所定量のペーストを塗布する工程）、６０℃で１５分間、１００℃で３０分間乾燥させた後（（２）乾燥工程にてＢ−ステージ化する工程）、５×５ｍｍのシリコンチップを１８０℃または２５０℃の熱盤上で１０００ｇの荷重をかけ５秒間圧着させた（（３）Ｂステージ化したダイボンディング用樹脂に半導体チップを搭載する工程）。シリコンチップは、４００μｍ厚のウェハを２５０μｍ厚にハーフカットし、裏側方向に力を加えて割ることにより、端部において１５０μｍ厚の突起部を有するように準備されたものである。その後、１８０℃で１時間硬化させたのち（（４）後硬化する工程）、図１に示す測定装置を用いて、２５０℃、２０秒間加熱時の引き剥がし強さを測定した。
【００６４】
この図１に示す測定装置は、プッシュプルゲージを改良したものであり、基板１、ダイボンディング材（樹脂ペースト）２およびシリコンチップ３からなる積層体を、熱板１０上において、支え１１および１２で固定した状態で、シリコンチップ３の突起部に掛けられたプッシュプルゲージ１３を、図中矢印で示す方向に移動させたときの荷重を検知することにより、樹脂ペーストのチップ引き剥がし強さを測定することができる。一般に、この数値が高いほどリフロークラックが発生しにくくなる。
【００６５】
表２に示すとおり、Ｎｏ．１〜５の樹脂ペーストは、１８０℃においても、２５０℃においても、高いピール接着力を示した。また、耐熱性に優れていた。
【００６６】
Ｎｏ．１〜６で得られた樹脂ペーストを用いて、リードフレームにシリコンチップを接合させたときのチップ反りを測定した。チップ反りの測定は、次のようにして行った。
【００６７】
厚さ１５０μｍの古河電気工業株式会社製ＥＦ−ＴＥＣ６４Ｔ銅板に樹脂ペーストを印刷し、６０℃で１５分間、続いて１００℃で３０分間乾燥させて、膜厚４０μｍのダイボンド材（ダイボンディング用樹脂）を形成させた。これに、大きさ１３ｍｍ×１３ｍｍ、厚さ４００μｍのシリコンチップを載せ、１０００ｇの荷重をかけて、２５０℃、５秒間圧着させた。室温（２５℃）に戻したのち、表面粗さ計を用いて直線状に１１ｍｍスキャンし、ベースラインからの最大高さ（μｍ）を求めて、チップ反りとした。
【００６８】
表２に示すとおり、Ｎｏ．１〜３の樹脂ペーストを用いた場合のチップ反りは、ほとんどゼロであり、良好な応力緩和能を示した。Ｎｏ．４および５の樹脂ペーストを用いた場合のチップ反りは、Ｎｏ．１〜３と比較すると高いが、Ｎｏ．６（比較）の樹脂ペーストを用いた場合に比較して１／３以下の、十分な応力緩和能を示した。
【００６９】
硬化した後のフィルムの貯蔵弾性率Ｅ’を、動的粘弾性測定装置を用いて測定し、表２に示した。測定方法は、以下のようにした。
【００７０】
ポリテトラフルオロエチレンフィルムにダイボンディング用樹脂ペーストを硬化後の膜厚が１００μｍになるように塗布し、１５０℃で６０分間予備乾燥した後、１８０℃で６０分間硬化させた。硬化後のフィルムをポリテトラフルオロエチレンフィルムから引き剥がし、以下の条件で貯蔵弾性率の測定を行い、２５℃の値を示した。
【００７１】
フィルム膜厚：１００μｍ、フィルム幅：８ｍｍ、測定部長さ：２２．６ｍｍ、測定周波数：１Ｈｚ、測定温度：−１００℃〜３００℃、昇温速度：５℃／ｍｉｎ、測定雰囲気：Ｎ２、測定装置：レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー株式会社製粘弾性アナライザーＲＳＡ−２
【表２】
【００７２】
本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、極めてかつ十分に低応力であり、かつ熱時の接着力に優れている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマー（Ａ）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および印刷用溶剤（Ｄ）を含み、乾燥硬化後の弾性率が１〜３００ＭＰａ（２５℃）であるダイボンディング用樹脂ペースト。
【請求項２】
固形分が４０〜９０重量％、チキソトロピー指数が１．５〜８．０、および粘度（２５℃）が５〜１０００Ｐａ・ｓである請求項１に記載のダイボンディング用樹脂ペースト。
【請求項３】
（１）基板上に所定量の請求項１または２に記載のダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストを乾燥して樹脂をＢステージ化し、（３）Ｂステージ化した前記樹脂に半導体チップを搭載し、（４）前記樹脂を後硬化することを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置。
【請求項５】
（１）基板上に所定量の請求項１または２に記載のダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストに半導体チップを搭載し、（３）前記樹脂ペースト中の樹脂を硬化することを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置。
【請求項１】
カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマーまたはコポリマー（Ａ）、熱硬化性樹脂（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および印刷用溶剤（Ｄ）を含み、乾燥硬化後の弾性率が１〜３００ＭＰａ（２５℃）であるダイボンディング用樹脂ペースト。
【請求項２】
固形分が４０〜９０重量％、チキソトロピー指数が１．５〜８．０、および粘度（２５℃）が５〜１０００Ｐａ・ｓである請求項１に記載のダイボンディング用樹脂ペースト。
【請求項３】
（１）基板上に所定量の請求項１または２に記載のダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストを乾燥して樹脂をＢステージ化し、（３）Ｂステージ化した前記樹脂に半導体チップを搭載し、（４）前記樹脂を後硬化することを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置。
【請求項５】
（１）基板上に所定量の請求項１または２に記載のダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、（２）前記樹脂ペーストに半導体チップを搭載し、（３）前記樹脂ペースト中の樹脂を硬化することを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１９３００９（Ｐ２０１１−１９３００９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８０９３（Ｐ２０１１−９８０９３）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【分割の表示】特願２００５−１７６７６５（Ｐ２００５−１７６７６５）の分割
【原出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【分割の表示】特願２００５−１７６７６５（Ｐ２００５−１７６７６５）の分割
【原出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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